ترکیب شیمیایی بدن انسان: از اکسیژن تا عناصر کمیاب
بدن انسان، همانند هر پدیده طبیعی دیگری، از عناصر و ترکیبات شیمیایی مختلفی تشکیل شده است. در اینجا به بررسی مختصر ترکیب شیمیایی بدن انسان بالغ، از نظر عناصر و ترکیبات اصلی می‌پردازیم.
- اکسیژن: فراوان‌ترین عنصر در بدن انسان، با حدود ۶۵٪ از وزن بدن.
- آب: فراوان‌ترین ترکیب در بدن، تشکیل‌دهنده ۶۵٪ تا ۹۰٪ از هر سلول.
- عناصر اصلی: کربن، هیدروژن و نیتروژن نقش حیاتی در حیات و عملکردهای بدن ایفا می‌کنند.
دسته‌بندی اصلی ترکیبات موجود در بدن انسان
بیشتر عناصر موجود در بدن، به صورت ترکیب یافت می‌شوند. این ترکیبات به دو دسته کلی آلی و معدنی تقسیم می‌شوند. آب و مواد معدنی ترکیبات معدنی هستند، در حالی که چربی‌ها، پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و اسیدهای نوکلئیک ترکیبات آلی به شمار می‌روند.
- آب: فراوان‌ترین ترکیب شیمیایی در سلول‌های زنده بدن، تشکیل‌دهنده ۶۵ تا ۹۰ درصد از حجم سلول. آب همچنین در فضای بین سلولی نیز وجود دارد. برای مثال، خون و مایع مغزی نخاعی عمدتاً از آب تشکیل شده‌اند.
- چربی: درصد چربی در بدن افراد مختلف، متفاوت است، اما حتی افراد چاق نیز بیشتر از چربی، آب دارند.
- پروتئین: در یک مرد لاغر، درصد پروتئین و آب قابل مقایسه است. پروتئین حدود ۱۶ درصد از وزن بدن را تشکیل می‌دهد. عضلات، از جمله قلب، سرشار از پروتئین هستند. مو و ناخن‌ها نیز از جنس پروتئین می‌باشند. پوست نیز حاوی مقدار زیادی پروتئین است.
- مواد معدنی: مواد معدنی حدود ۶ درصد از وزن بدن را تشکیل می‌دهند. این مواد شامل نمک‌ها و فلزات هستند. سدیم، کلر، کلسیم، پتاسیم و آهن از جمله مواد معدنی رایج در بدن هستند.
- کربوهیدرات‌ها: اگرچه بدن انسان از قند گلوکز به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کند، اما مقدار آن در خون نسبتاً کم است. قند و سایر کربوهیدرات‌ها تنها حدود ۱ درصد از وزن بدن را تشکیل می‌دهند.
عناصر تشکیل‌دهنده بدن انسان
شش عنصر اصلی، حدود ۹۹٪ از جرم بدن انسان را تشکیل می‌دهند. برای به خاطر سپردن این عناصر کلیدی که در مولکول‌های زیستی به کار می‌روند، می‌توان از سرواژه CHNOPS استفاده کرد (کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن، فسفر و گوگرد). اگرچه این سرواژه روش خوبی برای یادآوری نام عناصر است، اما فراوانی آن‌ها را به درستی نشان نمی‌دهد.
- اکسیژن: فراوان‌ترین عنصر در بدن انسان است و حدود ۶۵٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهد. هر مولکول آب از دو اتم هیدروژن متصل به یک اتم اکسیژن تشکیل شده است، اما جرم هر اتم اکسیژن بسیار بیشتر از مجموع جرم دو اتم هیدروژن است. علاوه بر اینکه اکسیژن یکی از اجزای اصلی آب است، برای تنفس سلولی نیز ضروری است.
- کربن: در تمام ترکیبات آلی وجود دارد، به همین دلیل دومین عنصر فراوان در بدن است و حدود ۱۸٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهد. کربن در پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها و اسیدهای نوکلئیک یافت می‌شود. همچنین در دی‌اکسید کربن نیز وجود دارد.
- هیدروژن: اگرچه تعداد اتم‌های هیدروژن در بدن انسان بیشتر از هر عنصر دیگری است، اما به دلیل سبک بودن، تنها حدود ۱۰٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهند. هیدروژن در آب وجود دارد و همچنین یک حامل الکترونی مهم است.
- نیتروژن: حدود ۳.۳٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهد و در پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک یافت می‌شود.
- کلسیم: حدود ۱.۵٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهد. از آن برای ساخت استخوان‌ها و دندان‌ها استفاده می‌شود و همچنین برای انقباض عضلات ضروری است.
- فسفر: حدود ۱٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهد. این عنصر در اسیدهای نوکلئیک یافت می‌شود. شکستن پیوندهای اتصال‌دهنده مولکول‌های فسفات، نقش مهمی در انتقال انرژی دارد.
- پتاسیم: حدود ۰.۲-۰.۴٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهد. از آن در هدایت عصبی استفاده می‌شود. پتاسیم یک کاتیون کلیدی یا یون با بار مثبت در بدن است.
- گوگرد: در برخی از آمینو اسیدها و پروتئین‌ها یافت می‌شود و حدود ۰.۲-۰.۳٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهد.
- سدیم: مانند پتاسیم، یک یون با بار مثبت است و حدود ۰.۱-۰.۲٪ از جرم بدن را تشکیل می‌دهد. سدیم به تنظیم تعادل الکترولیت‌ها در بدن و حفظ هم‌ایستایی با توجه به حجم آب در خون و سلول‌ها کمک می‌کند.
- اگرچه آلومینیوم و سیلیکون در پوسته زمین فراوان هستند، اما در بدن انسان به مقدار بسیار کمی یافت می‌شوند.
- سایر عناصر کمیاب شامل فلزات هستند که اغلب کوفاکتورهای آنزیم‌ها هستند (به عنوان مثال، کبالت برای ویتامین B12). عناصر کمیاب شامل آهن، کبالت، روی، ید، سلنیوم و فلوئور هستند.
آیا بدن انسان حاوی تمام عناصر موجود است؟
بدن انسان به طور میانگین، حاوی مقادیر بسیار کمی از عناصری است که هیچ نقش زیستی شناخته‌شده‌ای ندارند. این عناصر شامل ژرمانیوم، آنتیموان، نقره، نیوبیم، لانتانیم، تلوریم، بیسموت، تالیم، طلا و حتی عناصر رادیواکتیوی مانند توریوم، اورانیوم و رادیم می‌شوند. با این حال، همه عناصر موجود در جدول تناوبی در بدن یافت نمی‌شوند. این عناصر عمدتاً عناصر مصنوعی هستند که در آزمایشگاه‌ها ساخته می‌شوند. حتی اگر این عناصر در بدن وجود داشته باشند، بیشتر هسته‌های فوق‌سنگین دارای نیمه‌عمر بسیار کوتاهی هستند و تقریباً بلافاصله به یکی از عناصر رایج‌تر تجزیه می‌شوند.
- شیمی
- علم
